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公開番号2025029257
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-06
出願番号2023133783
出願日2023-08-21
発明の名称窒化物半導体装置および窒化物半導体装置の製造方法
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 30/83 20250101AFI20250227BHJP()
要約【課題】2DEGの電気特性を安定化させる。
【解決手段】窒化物半導体装置10は、電子走行層16と、電子供給層18と、電子供給層18上に形成されたゲート層22と、ゲート層22上に形成されたゲート電極24と、ソース開口部26Aおよびドレイン開口部26Bを有するパッシベーション層26とを含む。電子走行層16は、ゲート層22下に位置する第1部分41と、ゲート層22とソース開口部26Aとの間、およびゲート層22とドレイン開口部26Bとの間に位置する第2部分42と、を含む。電子供給層18は、第1部分41上に形成され、ゲート層22下に位置する第1電子供給層51と、第2部分42上に形成され、第1電子供給層51と繋がった第2電子供給層52と、を含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
窒化物半導体によって構成された電子走行層と、
前記電子走行層上に形成され、前記電子走行層よりも大きなバンドギャップを有する窒化物半導体によって構成された電子供給層と、
前記電子供給層の一部上に形成され、アクセプタ型不純物を含む窒化物半導体によって構成されたゲート層と、
前記ゲート層上に形成されたゲート電極と、
前記電子供給層、前記ゲート層、および前記ゲート電極を覆うとともに、前記ゲート層を挟んで互いに離隔されたソース開口部およびドレイン開口部を有するパッシベーション層と、
前記ソース開口部を介して前記電子供給層に接しているソース電極と、
前記ドレイン開口部を介して前記電子供給層に接しているドレイン電極と、を含み、
前記電子走行層は、
前記ゲート層下に位置する第１部分と、
平面視において、前記ゲート層と前記ソース開口部との間、および前記ゲート層と前記ドレイン開口部との間に位置する第２部分と、を含み、
前記電子供給層は、
前記第１部分上に形成され、前記ゲート層下に位置する第１電子供給層と、
前記第２部分上に形成され、前記第１電子供給層と繋がった第２電子供給層と、を含む、窒化物半導体装置。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記電子供給層は、前記ゲート層の上面および側面を覆うとともに前記第２電子供給層に繋がった被覆部を含み、
前記被覆部における前記ゲート層の上面を覆う部分は、前記ゲート層と前記ゲート電極とによって挟まれている、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記電子走行層の前記第１部分は、前記第２部分よりも上方に突出する突出部分を有し、
前記電子供給層の前記第１電子供給層は、前記突出部分上に形成されている、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記ゲート層を挟んで前記ソース電極および前記ドレイン電極が並ぶ方向において、
前記第１部分の前記突出部分の幅は、前記ゲート層の幅よりも短い、請求項３に記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
厚さ方向において、前記第２電子供給層の上面は、前記突出部分の上面と同じ位置、または前記突出部分の上面よりも下方に位置しており、
前記第２電子供給層は、前記突出部分の側面を覆うとともに前記第１電子供給層と繋がった接続部を含む、請求項３に記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
厚さ方向において、前記第２電子供給層の上面は、前記突出部分の上面よりも上方に位置している、請求項３に記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記電子走行層の前記第２部分の上面は、前記電子走行層の前記第１部分の上面と面一である、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記第２電子供給層の厚さは、前記第１電子供給層の厚さと同じである、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記パッシベーション層は、前記第２電子供給層を覆う第１パッシベーション層と、前記第１パッシベーション層および前記ゲート電極を覆う第２パッシベーション層とを含む、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１０】
前記電子走行層は、ＧａＮ層であり、
前記電子供給層は、ＡｌＧａＮ層であり、
前記ゲート層は、前記アクセプタ型不純物を含むＧａＮ層である、請求項１～９のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体装置および窒化物半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、窒化ガリウム（ＧａＮ）等のＩＩＩ族窒化物半導体（以下、単に「窒化物半導体」と言う場合がある）を用いた高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の製品化が進んでいる。ＨＥＭＴは、半導体ヘテロ接合の界面付近に形成された二次元電子ガス（２ＤＥＧ）を導電経路（チャネル）として使用する。ＨＥＭＴを利用したパワーデバイスは、典型的なシリコン（Ｓｉ）パワーデバイスと比較して低オン抵抗および高速・高周波動作を可能にしたデバイスとして認知されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の窒化物半導体装置は、窒化ガリウム（ＧａＮ）層によって構成された電子走行層と、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層によって構成された電子供給層とを含む。これら電子走行層と電子供給層とのヘテロ接合の界面付近において電子走行層中に２ＤＥＧが形成される。
【０００４】
また、特許文献１の窒化物半導体装置では、アクセプタ型不純物を含むゲート層（例えばｐ型ＧａＮ層）が電子供給層上に設けられているとともに、ゲート層の上にゲート電極が配置されている。この構成では、ゲート層の直下の領域において、ゲート層が電子走行層と電子供給層との間のヘテロ接合界面付近における伝導帯のバンドエネルギーを持ち上げることによりゲート層の直下のチャネルが消失し、ノーマリーオフが実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－７３５０６号公報
【０００６】
［概要］
上記の窒化物半導体装置において、ゲート層は、電子供給層の上に形成された窒化物半導体層の一部をエッチングによって選択的に除去した後の残存部分として形成される。このとき、ゲート層が形成されない部分では、電子供給層が露出するまで上記窒化物半導体層がエッチングされる。このとき、当該部分に位置する電子供給層に、エッチングダメージが入る。電子供給層に入ったエッチングダメージは、電子走行層に発生する２ＤＥＧの電気特性を変動させる要因になる。
【０００７】
本開示の一態様である窒化物半導体装置は、窒化物半導体によって構成された電子走行層と、前記電子走行層上に形成され、前記電子走行層よりも大きなバンドギャップを有する窒化物半導体によって構成された電子供給層と、前記電子供給層の一部上に形成され、アクセプタ型不純物を含む窒化物半導体によって構成されたゲート層と、前記ゲート層上に形成されたゲート電極と、前記電子供給層、前記ゲート層、および前記ゲート電極を覆うとともに、前記ゲート層を挟んで互いに離隔されたソース開口部およびドレイン開口部を有するパッシベーション層と、前記ソース開口部を介して前記電子供給層に接しているソース電極と、前記ドレイン開口部を介して前記電子供給層に接しているドレイン電極と、を含み、前記電子走行層は、前記ゲート層下に位置する第１部分と、平面視において、前記ゲート層と前記ソース開口部との間、および前記ゲート層と前記ドレイン開口部との間に位置する第２部分と、を含み、前記電子供給層は、前記第１部分上に形成され、前記ゲート層下に位置する第１電子供給層と、前記第２部分上に形成され、前記第１電子供給層と繋がった第２電子供給層と、を含む。
【０００８】
本開示の一態様である窒化物半導体装置の製造方法は、窒化物半導体によって構成された電子走行層上に、初期形成電子供給層を形成すること、前記初期形成電子供給層上に、アクセプタ型不純物を含む窒化物半導体によって構成されたゲート層を形成すること、前記ゲート層下に位置する部分を残しつつ、前記電子走行層を露出させるように前記初期形成電子供給層の一部をエッチングにより除去して、前記初期形成電子供給層の残存部分である第１電子走行層を形成すること、前記エッチングにより露出した前記電子走行層上に、前記第１電子供給層と繋がった再形成電子供給層を形成すること、前記再形成電子供給層の上にパッシベーション層を形成すること、前記ゲート層の上にゲート電極を形成すること、および前記再形成電子供給層の上にソース電極およびドレイン電極を形成すること、を含み、前記初期形成電子供給層および再形成電子供給層は、前記電子走行層よりも大きなバンドギャップを有する窒化物半導体によって構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、実施形態に係る例示的な窒化物半導体装置の概略平面図である。
図２は、図１の２－２線断面図である。
図３は、一例のゲート層周辺の構造を示す拡大断面図である。
図４は、実施形態に係る窒化物半導体装置の例示的な製造工程を示す概略断面図である。
図５は、図４に示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図６は、図５に示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図７は、図６に示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図８は、図７に示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図９は、図８に示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１０は、図９に示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１１は、図１０に示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１２は、図１１に示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１３は、図１２に示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１４は、図１３に示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１５は、図１４に示す工程に続く製造工程を示す概略断面図である。
図１６は、変更例のゲート層周辺の構造を示す拡大断面図である。
図１７は、変更例のゲート層周辺の構造を示す拡大断面図である。
図１８は、変更例のゲート層周辺の構造を示す拡大断面図である。
【００１０】
［詳細な説明］
以下、添付図面を参照して本開示における窒化物半導体装置の実施形態を説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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